真空镀膜设备与单质薄膜的镀制方法与流程

本申请涉及材料技术领域，具体而言，涉及一种真空镀膜设备与单质薄膜的镀制方法。

背景技术：

金属与非金属单质尤其是金属单质一般来说化学性质比较活泼，在空气中易于发生化学反应，不能长时间的裸露保存。如ca，al，ti，si裸露在大气中，与大气中的氧气发生反应，在表面生成致密的氧化物。

在使用镀膜设备进行单质薄膜的镀制过程中，膜料放置在镀膜装置中直到抽真空结束的这个阶段，其与大气中的气体或者镀膜设备中的气体接触发生氧化等化学反应，使得膜料的表面生成反应物。

在进行正式镀膜时，膜料表面的反应物就会随着薄膜的镀制沉积到基底上，使得形成的薄膜不纯净有杂质，造成薄膜在性能和使用上的缺陷，影响其使用性能。

技术实现要素：

本申请旨在提供一种真空镀膜设备与单质薄膜的镀制方法，以解决现有技术中的单质薄膜杂质较多的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种真空镀膜设备，该真空镀膜设备包括：蒸发源、保护盖板与挡板，其中，蒸发源用于放置膜料；保护盖板置于上述蒸发源上，具有开口；以及挡板可移动地设置在上述蒸发源上，用于遮挡上述开口。

进一步地，上述挡板包括挡板本体、转动轴与连接杆，其中，挡板本体用于遮挡上述开口；转动轴用于带动上述挡板本体转动；连接杆连接上述挡板本体与上述转动轴。

进一步地，上述真空镀膜设备还包括：真空腔室与用于放置基片的载台，其中，上述蒸发源、上述保护盖板与上述挡板设置在上述真空腔室内；上述载台设置在上述真空腔室内且位于上述真空腔室的上方。

进一步地，上述真空镀膜设备还包括第一驱动单元，第一驱动单元设置在上述真空腔室外侧，上述第一驱动单元与上述挡板连接，上述第一驱动单元用于驱动上述挡板转动。

进一步地，上述蒸发源有n个，上述真空镀膜设备还包括：掩板，设置在目标蒸发源的上方，上述掩板具有用于暴露上述目标蒸发源的通孔；优选上述真空镀膜设备还包括第二驱动单元，上述第二驱动单元设置在上述真空腔室外侧，上述第二驱动单元与上述掩板连接， 上述第二驱动单元驱使上述掩板移动并使得上述通孔暴露上述目标蒸发源，上述第二驱动单元具有n个工位，各上述工位与各上述蒸发源的位置一一对应。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种单质薄膜的镀制方法，该镀制方法采用上述的真空镀膜设备实施。

进一步地，上述镀制方法包括将膜料镀制在基片上，上述膜料包括反应物和杂质，上述杂质包括第一杂质体，上述反应物的熔点为t0，上述第一杂质体的熔点为tl，tl<t0，其特征在于，在将上述膜料镀制在上述基片上之前还包括：步骤s1，将上述膜料放置在目标蒸发源中，在上述目标蒸发源上方设置挡板；步骤s2，将上述膜料加热至t1使上述第一杂质体蒸发并沉积在上述挡板上，其中，tl≤t1<t0；步骤s3，移除上述挡板。

进一步地，当上述蒸发源为n个时，上述步骤s1包括：步骤s11，将上述膜料放置在目标蒸发源中，移动掩板，使得上述掩板的通孔暴露上述目标蒸发源；步骤s12，在上述掩板上方设置挡板，使得上述挡板遮挡上述通孔。

进一步地，上述步骤s2在当上述第一杂质体在上述挡板上的沉积速率稳定后，停止加热。

进一步地，当上述第一杂质体包含多种杂质时，上述t1大于上述第一杂质体中熔点最高的杂质的熔点。

进一步地，上述杂质还包括第二杂质体，上述第二杂质体的熔点为th，且th>t0，将上述膜料镀制在上述基片上的过程包括：将上述膜料加热至t2，其中，t0≤t2≤th。

进一步地，当上述第二杂质体包含多种杂质时，上述t2小于上述第二杂质体中熔点最低的杂质的熔点。

进一步地，当进行ca膜镀制时，上述t1在600～800℃之间，上述t2在900～1200℃之间。

本申请的真空镀膜设备中包括可转动的挡板，通过调整该挡板的位置，使其遮挡蒸发源，将杂质等物质镀制在挡板上，避免将这些物质镀制在基片上，进而影响其器件的性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请一种典型实施方式提出的真空镀膜设备的局部结构示意图；

图2示出了本申请一种实施例提出的真空镀膜设备的局部结构示意图；以及

图3示出了本申请一种实施例提供的真空镀膜设备的局部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、蒸发源；2、保护盖板；3、挡板；4、第一驱动单元；5、掩板；6、第二驱动单元；7、载台；31、挡板本体；32、转动轴；33、连接杆；51、通孔；100、真空腔室；321、转动柱；322、连接套。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的单质薄膜的镀制方法形成的单质薄膜中含有杂质，造成薄膜性能的缺陷，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种真空镀膜设备与单质薄膜的镀制方法。

本申请一种典型的实施方式中，如图1所示，提出了一种真空镀膜设备，该设备包括蒸发源1、保护盖板2与挡板3，其中，蒸发源1用于放置膜料；保护盖板2置于上述蒸发源1上，具有开口；挡板3可移动地设置在上述蒸发源1上，用于密封上述开口。

上述的真空镀膜设备中包括可转动的挡板3，通过调整该挡板3的位置，使其遮挡蒸发源1，将杂质等物质镀制在挡板3上，避免将这些物质镀制在基片上，进而影响其器件的性能。

为了方便地控制挡板3的转动，提高真空镀膜设备的效率，本申请优选上述挡板3包括：挡板本体31、转动轴32与连接杆33，其中，挡板本体31用于遮挡上述开口；转动轴32用于带动上述挡板本体31转动；连接杆33，连接上述挡板本体31与上述转动轴32。另一种实施例中，如图1所示，转动轴由转动柱321与连接套322组成。

一种实施例中，如图2所示，上述真空镀膜设备还包括真空腔室100与载台7，上述蒸发源1、上述保护盖板2与上述挡板3设置在上述真空腔室100内，上述载台7设置在上述真空腔室100内且位于上述真空腔室100的上方，上述基片的被镀制面与蒸发源1相向设置。

另一种实施例中，如图2所示，上述真空镀膜设备还包括第一驱动单元4，设置在上述真空腔室100外侧，上述第一驱动单元4与上述挡板连接，上述第一驱动单元4用于驱动上述挡板3转动。优选地，第一驱动单元4由电机、传送带与磁流体组成，电机驱动传送带运动，传送带带动磁流体转动，磁流体驱动挡板3的转动轴32转动。

优选地，如图1所示，上述蒸发源1有n个，在镀制的过程中，通常使用一个蒸发源1进行镀制，该蒸发源1称为目标蒸发源，为了避免其他的蒸发源1对该目标蒸发源镀制的影响，上述真空镀膜设备还包括掩板5，该掩板5设置在一个或者多个蒸发源1的上方，掩板5 具有通孔51，在镀制的过程中，该通孔51用于暴露目标蒸发源。

一种优选的实施例中，如图2所示，上述真空镀膜设备还包括第二驱动单元6，上述第二驱动单元6设置在上述真空腔室100外侧，上述第二驱动单元6与上述掩板5连接，驱使上述掩板5移动并使得上述通孔51暴露上述目标蒸发源，上述第二驱动单元6具有n个工位，各上述工位与各上述蒸发源1的位置一一对应。优选地，本申请中的第二驱动单元6由气缸与推动杆组成，气缸推动推动杆运动，进而使得上述掩板5移动，遮挡其他的蒸发源暴露目标蒸发源。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种单质薄膜的镀制方法，上述镀制方法采用上述的真空镀膜设备实施。

该单质薄膜的镀制方法采用上述的真空镀膜设备实施，通过控制真空镀膜设备中挡板的位置就可以控制膜料是镀制在基片上，还是镀制在挡板上，进而将形成单质薄膜的膜料中的杂质镀制在挡板上，避免将其镀制在基片上，成为单质薄膜的一部分，影响单质薄膜的性能。

本申请一种实施例中，上述镀制方法包括将膜料镀制在基片上，上述膜料包括反应物和杂质，上述杂质包括第一杂质体，上述反应物的熔点为t0，上述第一杂质体的熔点为tl，tl<t0，其特征在于，在将上述膜料镀制在上述基片上之前还包括：步骤s1，将上述膜料放置在目标蒸发源中，在上述目标蒸发源上方设置挡板；步骤s2，将上述膜料加热至t1使上述第一杂质体蒸发并沉积在上述挡板上，其中，tl≤t1<t0；步骤s3，移除上述挡板。通过上述的步骤，将膜料中熔点低于反应物的第一杂质镀制在挡板上，避免将其镀制在基片上，进而避免或者缓解了由于单质薄膜中存在杂质而导致单质薄膜具有性能缺陷的问题。

优选地，当所述蒸发源为n个时，所述步骤s1包括：步骤s11，将所述膜料放置在目标蒸发源中，移动掩板，使得所述掩板的通孔暴露所述目标蒸发源；以及步骤s12，在所述掩板上方设置挡板，使得所述挡板遮挡所述通孔。

为了将膜料中的全部第一杂质全部镀制在挡板上，避免进入单质薄膜中，本申请优选上述步骤s2在当上述第一杂质体在上述挡板上的沉积速率稳定后，停止加热。

本申请的又一种实施例中，当上述第一杂质体包含多种杂质时，上述t1大于上述第一杂质体中熔点最高的杂质的熔点。将t1设置为大于上述第一杂质体中熔点最高的杂质的熔点，使得多种第一杂质全部镀制在挡板上，进一步保证了单质薄膜具有良好的性能。

本申请的再一种实施例中，上述杂质还包括第二杂质体，上述第二杂质体的熔点为th，且th>t0，将上述膜料镀制在上述基片上的过程包括：将上述膜料加热至t2，其中，t0≤t2≤th。也就是说，当膜料中包括熔点大于反应物的熔点为t0的第二杂质时，单质薄膜的镀制温度需要小于该第二杂质的熔点，这样就可以避免将第二杂质镀制在单质薄膜中，避免了第二杂质对单质薄膜性能的影响。

为了将膜料中的全部第二杂质全部镀制在挡板上，避免进入单质薄膜中，当上述第二杂质体包含多种杂质时，上述t2小于上述第二杂质体中熔点最低的杂质的熔点。

本申请中的再一种实施例中，当进行ca膜镀制时，上述t1在600～800℃之间，上述t2在900～1200℃之间。

金属ca单质，在与空气接触后，容易与空气中的氧气和水蒸气发生化学反应生成cao以及ca(oh)2。金属ca单质的熔点为：842℃，ca(oh)2的熔点为：580℃，cao的熔点为：2572℃。对于金属ca单质薄膜的镀制来说，膜料中包括反应物单质ca、第一杂质ca(oh)2与第二杂质cao。将t1设置在600～800℃之间，将第一杂质ca(oh)2全部镀制在挡板上，将金属ca单质薄膜的镀制温度设置为900～1200℃之间，将金属ca单质全部镀制在基片上，形成金属ca单质薄膜，并且避免了将第二杂质cao镀制在基片上，进入金属ca单质薄膜中，对金属ca单质薄膜的性能造成影响。

为了使得本领域技术人员更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合金属ca单质薄膜的镀制过程来说明本申请的技术方案。

由上述内容可知，金属ca单质薄膜的膜料中包括反应物单质ca、第一杂质ca(oh)2与第二杂质cao。ca单质薄膜的镀制采用如图2所示的真空镀膜设备实施，具体的镀制过程为：

首先，在设备启动ok后，通过控制第二驱动单元6转动掩板，使得掩板5的通孔51暴露目标蒸发源，并且通过控制第一驱动单元4动挡板3，使得挡板3挡置在通孔51的上方。

其次，将目标蒸发源的坩埚内膜料加热至t1，t1在600～800℃之间，观察上述第一杂质体在上述挡板3上的沉积速率，当变化至减小至稳定时，停止加热。这个过程是将第一杂质ca(oh)2镀制在挡板3上，避免其进入ca单质薄膜中，进而避免了其对ca单质薄膜的性能的影响。

再次，将挡板3旋开移开，将膜料镀制在上述基片上。

将膜料加热温度至t2，t2在900～1200之间，进行ca单质薄膜的镀制。并且，由于cao的熔点高达2572℃，所以进行单质ca镀膜时，cao的影响很小，可不对cao杂质进行去除。

采用图3的真空镀膜设备与上述的镀制方法镀制得到的ca单质薄膜中的杂质较少，性能较好，能够满足使用需要。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请中的真空镀膜设备中包括可转动的挡板，通过调整该挡板的位置，使其遮挡蒸发源，将杂质等物质镀制在挡板上，避免将这些物质镀制在基片上，进而影响其器件的性能。

2)、本申请中的单质薄膜的镀制方法采用上述的真空镀膜设备实施，通过控制真空镀膜设备中挡板的位置就可以控制膜料是镀制在基片上，还是镀制在挡板上，进而将形成单质薄膜的膜料中的杂质镀制在挡板上，避免将其镀制在基片上，成为单质薄膜的一部分，影响单质薄膜的性能。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员 来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。